Question

某化學(xué)興趣小組用含有鋁．鐵．銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液．綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）和膽礬晶體，以探索工業(yè)廢料的再利用．其實(shí)驗(yàn)方案如圖：試回答下列問題：

（1）器材已有：濾紙、鐵架臺(tái)、鐵圈和燒杯，還要補(bǔ)充的玻璃儀器是

 

．
（2）由濾液A制得AlCl₃溶液有途徑I和Ⅱ兩條，你認(rèn)為合理的是

 

，理由是

 

．寫出A經(jīng)途徑Ⅱ生成D的離子方程式

 

．
（3）從濾液E中得到綠礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作是

 

．
（4）寫出用濾渣F制備膽礬晶體的化學(xué)方程式

 

（要求節(jié)約，環(huán)保）．
（5）有同學(xué)提出可將方案中最初溶解合金的燒堿改用鹽酸，重新設(shè)計(jì)方案，也能制得三種物質(zhì)，你認(rèn)為后者的方案是否更合理

 

，理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：含有鋁、鐵、銅的合金加入氫氧化鈉溶解，只有鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以濾渣B為鐵和銅，再經(jīng)稀硫酸反應(yīng)過濾的濾液為氯化亞鐵，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成綠礬，濾渣F為銅單質(zhì)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成膽礬；濾液A則為偏鋁酸鈉溶液，加過量鹽酸經(jīng)途徑Ⅰ生成氯化鋁溶液，而濾液A通足量氣體C經(jīng)途徑Ⅱ生成沉淀D，根據(jù)氫氧化鋁只溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿，所以氣體C為二氧化碳，沉淀D為氫氧化鋁，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁溶液，
（1）根據(jù)以上分析，該流程需要過濾操作，所以還需的玻璃儀器為玻璃棒、漏斗；
（2）根據(jù)反應(yīng)所得產(chǎn)物的組成來選擇合適的制取方案；根據(jù)所發(fā)生的反應(yīng)來確定溶液的組成情況，并書寫發(fā)生的反應(yīng)；
（3）根據(jù)溶液來得到晶體來分析實(shí)驗(yàn)操作；
（4）根據(jù)銅、稀硫酸、雙氧水的性質(zhì)來判斷反應(yīng)的發(fā)生，并結(jié)合質(zhì)量守恒定律寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的酸和堿的量的情況來對(duì)比回答．

解答： 解：含有鋁．鐵．銅的合金加入氫氧化鈉溶解，只有鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以濾渣B為鐵和銅，再經(jīng)稀硫酸反應(yīng)過濾的濾液為氯化亞鐵，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成綠礬，濾渣F為銅單質(zhì)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成膽礬；濾液A則為偏鋁酸鈉溶液，加過量鹽酸經(jīng)途徑Ⅰ生成氯化鋁溶液，而濾液A通足量氣體C經(jīng)途徑Ⅱ生成沉淀D，根據(jù)氫氧化鋁只溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿，所以氣體C為二氧化碳，沉淀D為氫氧化鋁，與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁溶液；
（1）根據(jù)以上分析，該流程需要過濾操作，所以還需的玻璃儀器為玻璃棒、漏斗，故答案為：玻璃棒、漏斗；
（2）途徑Ⅰ偏鋁酸鈉和過量的鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氯化鈉的混合物，而途徑Ⅱ向偏鋁酸鈉中通入足量的二氧化碳，會(huì)得到純凈的氫氧化鋁沉淀，再用鹽酸溶解，所得溶液的成分只有氯化鋁，所以途徑Ⅱ更合理；鋁、鐵、銅的合金中只有金屬鋁可以和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以濾液A的成分是偏鋁酸鈉，可以和過量的二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，實(shí)質(zhì)為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：Ⅱ；因?yàn)闉V液A是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉溶液，按途徑I直接向A中加入鹽酸得到的AlCl₃溶液中含有大量的氯化鈉雜質(zhì)；按途徑II通入二氧化碳?xì)怏w，得Al（OH）₃沉淀，將Al（OH）₃溶解于鹽酸中得到的是純凈的AlCl₃溶液；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）將混合液來制備綠礬時(shí)應(yīng)先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結(jié)晶，即可得到綠礬，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；
（4）銅不能和稀硫酸反應(yīng)，貼可以和硫酸反應(yīng)，所以濾渣F是金屬銅，Cu中加入稀硫酸和H₂O₂可以制備膽礬晶體，反應(yīng)方程式為Cu+H₂SO₄+3H₂O+H₂O₂=CuSO₄?5H₂O，故答案為：Cu+H₂SO₄+3H₂O+H₂O₂=CuSO₄?5H₂O；
（5）在實(shí)驗(yàn)方案一中，酸的量的控制上沒有過高的要求，只需過量即可，但是方案二中，需要的是適量的酸，這很難控，故答案為：后者的方案不合理；因?yàn)樵摲桨覆环�合�?shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的簡約性原則，即操作步驟多、試劑消耗量大、作用時(shí)間長．

點(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)物質(zhì)的分離和提純知識(shí)點(diǎn)的考查，題目難度不是很大，可以根據(jù)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行．